TWI682219B

TWI682219B - 液晶顯示控制裝置

Info

Publication number: TWI682219B
Application number: TW107109311A
Authority: TW
Inventors: 賀慶華; 尹蘇兵
Original assignee: 大陸商業成科技（成都）有限公司; 大陸商業成光電（深圳）有限公司; 英特盛科技股份有限公司
Priority date: 2018-03-05
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2020-01-11
Also published as: TW201939121A; CN108492788A; CN108492788B

Abstract

一種液晶顯示控制裝置，係包括複數條掃瞄線、複數條外部資料線、複數個開關元件以及複數個畫素單元。其中，每一條外部資料線係傳輸一資料訊號，且每一條外部資料線係分別連接三條子資料線，每一條子資料線係連接一開關元件，以透過控制每一開關元件依序開啟來利用對應之子資料線依序傳輸所述的資料訊號。之後，畫素單元方可依序接收所述的資料訊號，並驅動其內的薄膜電晶體控制畫素電容進行充放電至所需之電壓準位。利用本發明之液晶顯示控制裝置，可明顯減少源級晶片之外部接腳數目的使用，並有效地降低其晶片製作成本。

Description

液晶顯示控制裝置

本發明係有關於一種液晶顯示面板的控制裝置，特別是一種利用外部資料線所傳輸之一資料訊號可藉由連接之子資料線依序遞級傳輸，控制對應之畫素電極，從而減少源極晶片之外部輸出接腳數目之液晶顯示控制裝置。

隨著液晶顯示裝置（Liquid Crystal Display，LCD）技術發展的日漸成熟，液晶顯示裝置已逐漸發展為現今取代傳統利用陰極射線管（Cathode Ray Tube，CRT）的一種顯示技術，並且已被廣泛地運用於各類電子產品中。一般而言，在傳統主動矩陣式的液晶顯示器（LCD）中，其單閘極電路架構係如第1圖所示，每個畫素電極10具有一薄膜電晶體（Thin Film Transistor，TFT），其閘極連接至水平方向的掃瞄線12，源極連接至垂直方向的資料線14，汲極則連接至畫素電極，至於相鄰行的薄膜電晶體則有各自連接的資料線14。簡單來說，習見矩陣式的液晶顯示技術，必須利用一條資料線14搭配一條對應的掃瞄線12來控制一個畫素電極10驅動。

更進一步而言，在水平方向上的同一條掃瞄線12上，所有薄膜電晶體的閘極都連接在同一條掃瞄線上，因此當施加電壓時，這些薄膜電晶體的作動都會是連動的，也就是說，若是在某一條掃瞄線12上施以足夠大的正電壓，則此條掃瞄線上的所有薄膜電晶體都會呈現開啟狀態（On），而在此情況下，當薄膜電晶體打開後，該條掃瞄線12上的畫素電極係會與垂直方向的資料線14連接，而經由垂直資料線14送入對應的視訊信號，以將畫素電極充電至所欲到達的電壓準位，藉由此動作控制畫素電極10之灰階亮度。

之後，再施加足夠大的負電壓，並且關閉薄膜電晶體，直到下次再重新寫入訊號，期間使得電荷可以保存在液晶電容上。此時，再啟動下一條水平掃瞄線12，以送入對應的視訊信號，如此依序地將整個畫面的視訊資料寫入，再重新自第一條重新寫入信號，其係為習見常用的液晶顯示面板驅動方式。

然而，值得注意的是，上述單閘極的電路架構，如第1圖所示，係為一條資料線搭配一條對應的掃瞄線來控制一個畫素電極驅動，也就是一對一的驅動方式，當在面板上具有為數眾多的畫素電極時，也就代表資料線與掃瞄線的數量將急遽增加。由於資料線的數量過多時，其消耗在源極晶片上的成本將相當地高，此一現象並非現今設計者所樂見，故，本發明人係有感於上述缺失之可改善，且依據多年來從事此方面之相關經驗，悉心觀察且研究之，並配合學理之運用，而提出一種設計新穎且有效改善上述缺失之本發明，其係揭露一種液晶顯示控制裝置，其具體之架構及實施方式將詳述於下。

為解決習知技術存在的問題，本發明之一目的係在於提供一種液晶顯示控制裝置，其係可利用三條子資料線依序傳輸資料訊號，同時設計每一子資料線對應之畫素單元內係包含至少二畫素電極，藉此達到一條外部資料線可對應控制六個畫素電極的輸出，從而減少源極晶片外部接腳數目的使用。

鑑於以上，本發明係揭露一種液晶顯示控制裝置，其係包括複數條掃瞄線、複數條外部資料線、複數個開關元件以及複數個畫素單元。其中，每一條掃瞄線係傳輸一掃瞄訊號，每一條外部資料線係傳輸一資料訊號，且每一條外部資料線係分別連接三條子資料線，以選擇性地利用其中之子資料線傳輸資料訊號。除此之外，每一條子資料線係連接一開關元件，每一開關元件係相互並聯，並透過控制每一開關元件依序開啟以利用對應之子資料線傳輸所述的資料訊號。畫素單元係連接於相鄰之二條掃瞄線與一子資料線之間，並且每一畫素單元係包括至少二薄膜電晶體與對應之至少二畫素電容，本發明係係藉由控制每一開關元件依序開啟時，使得每一畫素單元依序接收所述的一資料訊號，進而俾使該些薄膜電晶體控制該些畫素電容進行選擇性地充電或放電至所需之電壓準位。

根據本發明之一實施例，液晶顯示控制裝置更包括連接該些掃瞄線之至少一閘極晶片，其中閘極晶片係用以產生該些掃瞄訊號，並利用每一條掃瞄線傳輸每一掃瞄訊號。

根據本發明之一實施例，液晶顯示控制裝置更包括連接該些外部資料線之至少一源極晶片，其中源極晶片係用以產生該些資料訊號，並利用每一條資料線傳輸每一資料訊號。

除此之外，本發明所揭露之液晶顯示控制裝置更可包括至少一分路器，其係連接該些開關元件，並用以產生複數個分路訊號，藉此本發明可利用每一分路訊號控制對應之每一開關元件依序開啟。在一實施例中，開關元件係可選用自一金氧半場效電晶體（MOSFET）。

更進一步而言，每一畫素單元中的該些薄膜電晶體係至少包含一第一薄膜電晶體與一第二薄膜電晶體，該些畫素電容係至少包括一第一電容與一第二電容，其中第一薄膜電晶體與第二薄膜電晶體係分別連接第一電容與第二電容，以在開關元件開啟時，透過第一薄膜電晶體與第二薄膜電晶體分別控制第一電容與第二電容之充放電。

一般而言，在畫素電容進行充放電過程中，掃瞄訊號係用以控制第一薄膜電晶體與第二薄膜電晶體之開關狀態，當第一薄膜電晶體與第二薄膜電晶體開啟時，讀取資料訊號，使得第一薄膜電晶體與第二薄膜電晶體可根據資料訊號控制此第一電容與第二電容之充放電。

舉例而言，在畫素單元接收到資料訊號時，此時第一薄膜電晶體與第二薄膜電晶體係首先皆被開啟，以同時對第一電容與第二電容進行充電。在一實施例中，若第一電容所需之電壓準位係高於第二電容時，則第二薄膜電晶體係先完成充電第二電容，之後關閉第二薄膜電晶體，而第一電容係繼續充電至所需之電壓準位。在另一實施例中，若第二電容所需之電壓準位係高於第一電容時，則第二薄膜電晶體係先完成充電第二電容，之後關閉第二薄膜電晶體，而第一電容係進行放電以至所需之電壓準位。

藉由此創新改良，本發明所揭露之液晶顯示控制裝置，係利用設計外部資料線分別連接至複數條子資料線，並搭配適當的開關元件控制子資料線是否傳輸資料訊號，藉由控制開關元件的依序開啟，使得資料訊號可依序藉由每一條子資料線傳輸，達到依序遞級控制之目的。

除此之外，本發明設計每一畫素單元中包括至少二薄膜電晶體與對應之至少二畫素電容，其中每一薄膜電晶體控制對應之一畫素電容進行充放電，可視為一組畫素電極。故，本發明每一畫素單元中係包含至少二組畫素電極，並藉由每一畫素單元係由一條子資料線控制的方式，實現一條外部資料線可對應複數個畫素電極的輸出，從而減少源級晶片外部接腳數目的使用，於此，本發明有效地降低其晶片成本，在無形中增加產品的競爭力與市場優勢。

底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

以上有關於本發明的內容說明，與以下的實施方式係用以示範與解釋本發明的精神與原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

為了有效改善習見一條資料線搭配一條對應的掃瞄線來控制單一畫素電極驅動，也就是一對一驅動的問題，本發明遂提出一種較佳的改良設計，其係為一種液晶顯示控制裝置。其中，為了能更佳地理解本發明所述之技術內容，請先參閱第2圖所示，其中，第2圖係為根據本發明一實施例之液晶顯示控制裝置之示意圖，如圖所示，本發明所揭露之液晶顯示控制裝置100係包括複數條掃瞄線（scan line）G_n ,G_n-1 ,G_n-2 ,G_n-3 …,G₁ 、複數條外部資料線（main data line）S₁ ,S₂ ,…,S_m 、複數個開關元件（Switch）10a,10b,10c、以及複數個畫素單元（pixel unit）200a,200b,200c。其中，每一條掃瞄線G_n ,G_n-1 ,G_n-2 ,G_n-3 …,G₁ 係分別傳輸一掃瞄訊號P_n ,P_n-1 ,P_n-2 ,P_n-3 …,P₁ ，每一條外部資料線S₁ ,S₂ ,…,S_m 係分別傳輸一資料訊號Q₁ ,Q₂ ,…,Q_m 。根據本發明之實施例，複數條掃瞄線G_n ,G_n-1 ,G_n-2 ,G_n-3 …,G₁ 連接於至少一閘極晶片60，閘極晶片60係用以產生該些掃瞄訊號P_n ,P_n-1 ,P_n-2 ,P_n-3 …,P₁ ，並利用每一條掃瞄線G_n ,G_n-1 ,G_n-2 ,G_n-3 …,G₁ 傳輸掃瞄訊號P_n ,P_n-1 ,P_n-2 ,P_n-3 …,P₁ ，例如：掃瞄線G_n 傳輸掃瞄訊號P_n ，掃瞄線G_n-1 傳輸掃瞄訊號P_n-1 ，掃瞄線G_１傳輸掃瞄訊號P₁ 。

一源極晶片80係連接該些外部資料線S₁ ,S₂ ,…,S_m ，且源極晶片80係用以產生該些資料訊號Q₁ ,Q₂ ,…,Q_m ，並利用每一條外部資料線S₁ ,S₂ ,…,S_m 傳輸資料訊號Q₁ ,Q₂ ,…,Q_m ，例如：外部資料線S₁ 傳輸資料訊號Q₁ ，外部資料線S₂ 傳輸資料訊號Q₂ ，外部資料線S_m 傳輸資料訊號Q_m 。根據本發明之一實施例，其中，每一條外部資料線S₁ ,S₂ ,…,S_m 係分別連接三條子資料線（sub data line）11,21,31，以選擇性地利用其中之子資料線11,21,31傳輸資料訊號Q₁ ,Q₂ ,…,Q_m 。

為了使貴審查委員更能明確瞭解本發明之技術內容，請一併參閱第3圖所示，其係先以單一條外部資料線S₁ 作為本發明一示範實施例之說明。詳細而言，每一個開關元件10a,10b,10c係相互並聯，且每一條子資料線係連接一個開關元件，例如：子資料線11係連接開關元件10a，子資料線21係連接開關元件10b，子資料線31係連接開關元件10c。因此，當開關元件10a開啟時，則資料訊號Q₁ 可經由子資料線11傳輸至其下的畫素單元200a。同樣地，藉由控制開關元件10b開啟時，則資料訊號Q₁ 可經由子資料線21傳輸至其下的畫素單元200b。當控制開關元件10c開啟時，則資料訊號Q₁ 可經由子資料線31傳輸至其下的畫素單元200c。是以，本發明透過控制每一開關元件10a,10b,10c的依序開啟，等同於可選擇對應之子資料線11,21,31來達到依序傳輸資料訊號Q₁ 的目的。

至於，如何控制開關元件10a,10b,10c的依序開啟，本發明所揭露之液晶顯示控制裝置更可包括至少一分路器（Demux）90，分路器90係連接該些開關元件10a,10b,10c，並用以產生複數個分路訊號D1,D2,D3，藉此本發明可利用每一分路訊號D1,D2,D3控制對應之開關元件10a,10b,10c依序開啟。舉例來說，當分路器90輸出分路訊號D1時，則開關元件10a開啟；當分路器90輸出分路訊號D2時，則開關元件10b開啟；當分路器90輸出分路訊號D3時，則開關元件10c開啟。在一實施例中，開關元件10a,10b,10c係可選用自一金氧半場效電晶體（MOSFET）。因此，當開關元件10a開啟時，則資料訊號Q₁ 可經由子資料線11傳輸至其下的畫素單元200a。同樣地，當開關元件10b開啟時，則資料訊號Q₁ 可經由子資料線21傳輸至其下的畫素單元200b。當控制開關元件10c開啟時，則資料訊號Q₁ 可經由子資料線31傳輸至其下的畫素單元200c。是以，本發明所揭露之液晶顯示控制裝置，其係利用分路器90依序產生分路訊號D1,D2,D3，以依序控制每一開關元件10a,10b,10c的開啟，也就可選擇對應之子資料線11,21,31來依序傳輸所需的資料訊號Q₁ 。

以下我們將進一步解釋在資料訊號輸出予畫素單元後，畫素單元係如何進行充放電過程的細節。請一併參閱第4圖所示，其係以一畫素單元200a作為一示範例之說明。如圖所示，畫素單元200a係連接於相鄰之二條掃瞄線Gn,Gn-1與一子資料線11之間，並且畫素單元200a係包括至少二薄膜電晶體（第一薄膜電晶體T1與第二薄膜電晶體T2）與對應之至少二畫素電容（第一電容C1與第二電容C2）。其中，第一薄膜電晶體T1之源極係接收資料訊號Q₁ ，第一薄膜電晶體T1之閘極係接收掃瞄訊號P_n ，第一薄膜電晶體T1之汲極係連接第一電容C1後連接第二薄膜電晶體T2之源極；第二薄膜電晶體T2之閘極係接收相鄰之另一掃瞄訊號P_n-1 ，第二薄膜電晶體T2之汲極係連接第二電容C2。換言之，第一薄膜電晶體T1與第二薄膜電晶體T2係分別連接第一電容C1與第二電容C2，以在開關元件11開啟並且資料訊號Q₁ 輸入時，透過第一薄膜電晶體T1與第二薄膜電晶體T2分別控制第一電容C1與第二電容C2之充放電。一般而言，在畫素電容進行充放電過程中，掃瞄訊號P_n ,P_n-1 係用以分別控制第一薄膜電晶體T1與第二薄膜電晶體T2之開關狀態，當第一薄膜電晶體T1與第二薄膜電晶體T2開啟時，讀取資料訊號Q₁ ，使得第一薄膜電晶體T1與第二薄膜電晶體T2可根據資料訊號Q₁ 控制與之連接的第一電容C1與第二電容C2之充放電。

舉例而言，請一併參閱第4圖及第5圖所示，在畫素單元200a接收到資料訊號Q₁ 時，第一電容C1與第二電容C2需要先進行充電，此時需要第一薄膜電晶體T1與第二薄膜電晶體T2係首先皆被開啟，以同時對第一電容C1與第二電容C2進行充電。之後，當充電完成，則關閉第二薄膜電晶體T2，而第一電容C1即根據所需的電壓準位進行充電抑或放電至要求的電位。在一實施例中，若第二電容C2所需之電壓準位係高於第一電容C1時，則第二薄膜電晶體T2係先完成充電第二電容C2，之後關閉第二薄膜電晶體T2，而第一電容C1係進行放電以至所需之電壓準位，如第6圖所示，若第二電容C2充電到5伏特，而第一電容C1僅需要3伏特，則在第一薄膜電晶體T1與第二薄膜電晶體T2都開啟時，第一電容C1與第二電容C2都充到5伏特。在第二薄膜電晶體T2關閉之後，第一電容C1係由5伏特進行放電以至3伏特。

在另一實施例中，若第一電容C1所需之電壓準位係高於第二電容C2時，則第二薄膜電晶體T2係先完成充電第二電容C2，之後關閉第二薄膜電晶體T2，而第一電容C1係繼續充電至所需之電壓準位，如第7圖所示，若第二電容C2充電到3伏特，而第一電容C1需要5伏特，則在第一薄膜電晶體T1與第二薄膜電晶體T2都開啟時，第一電容C1與第二電容C2都先被充到3伏特。而在第二薄膜電晶體T2關閉之後，第一電容C1係由3伏特繼續充電以至5伏特。

第8圖係為根據本發明實施例液晶顯示控制裝置之掃瞄訊號與分路訊號之波型示意圖，如圖所示，此一實施例係以n=2561，且分路器產生三個分路訊號D1,D2,D3作為一示範例之說明，由此觀之，本發明係利用分路器依序地輸出分路訊號D1,D2,D3，來控制對應之開關元件10a,10b,10c依序開啟。當開關元件10a,10b,10c依序開啟時，也就等同於每一個資料訊號Q₁ ,Q₂ ,…,Q_m 皆可透過子資料線11,21,31依序傳輸，以依序驅動其下的畫素單元200a,200b,200c進行電極的充放電。由於本發明所揭露之液晶顯示控制裝置係設計每一畫素單元係由一條子資料線控制，並且每一畫素單元係包括至少兩組畫素電極（其中每一薄膜電晶體控制對應之一畫素電容進行充放電，可視為一組畫素電極），更基於本發明人設計每一外部資料線係分別連接至三條子資料線，並控制資料訊號可選擇性地依序利用子資料線之其中一條來進行傳輸，本發明係可實現一條外部資料線對應複數個畫素電極的輸出。若以本發明第3圖之實施態樣為例，則滿足了單一外部資料線對應六個畫素電極的輸出，明顯改良了習見液晶顯示面板一對一驅動的問題，並且進一步實現降低外部資料線使用數量的目標。

是以，根據本發明所教示之技術內容，本領域具通常知識者當可在其實際實施層面上自行變化其設計，而皆屬於本發明之發明範圍。相較於習知技術，本發明有效地改善了習見一條資料線搭配一條對應的掃瞄線來控制單一畫素電極驅動，也就是一對一驅動的問題，其係透過設計每一外部資料線可分別連接複數條子資料線，並控制開關元件的依序開啟，以選擇性地利用這些子資料線依序傳輸資料訊號。以本發明第2、3圖所示之實施例與先前技術比較後可以明顯看出，根據本發明所設計之薄膜電晶體與子資料線、外部資料線的接法，可使得外部資料線的使用數量大幅降低為先前技術的1/3。已知外部資料線的數量會影響源極晶片的電路構造，因此本發明係可預期且有效地降低源級晶片的製造成本。

綜上所述，本發明所揭露之液晶顯示控制裝置，確實具有極佳之產業利用性及競爭力。顯見本發明所揭露之技術特徵、方法手段與達成之功效係顯著地不同於現行方案，實非為熟悉該項技術者能輕易完成者，故應具備有專利要件，祈貴審查委員詳鑑之。

10‧‧‧畫素電極10a,10b,10c‧‧‧開關元件11‧‧‧子資料線12‧‧‧掃瞄線14‧‧‧資料線21‧‧‧子資料線31‧‧‧子資料線60‧‧‧閘極晶片80‧‧‧源極晶片90‧‧‧分路器100‧‧‧液晶顯示控制裝置200a,200b,200c‧‧‧畫素單元

第1圖係為習知技術之單閘極電路架構之示意圖。第2圖係為根據本發明一實施例之液晶顯示控制裝置之示意圖。第3圖係為根據本發明一示範實施例之液晶顯示控制裝置之示意圖。第4圖係為根據本發明一實施例之畫素單元之等效電路示意圖。第5圖係為根據本發明一實施例之畫素單元之充放電示意圖。第6圖係為根據本發明一實施例之第一電容進行放電之示意圖。第7圖係為根據本發明一實施例之第一電容進行充電之示意圖。第8圖係為根據本發明實施例液晶顯示控制裝置之掃瞄訊號與分路訊號之波型示意圖。

10a,10b,10c‧‧‧開關元件

11‧‧‧子資料線

21‧‧‧子資料線

31‧‧‧子資料線

90‧‧‧分路器

200a,200b,200c‧‧‧畫素單元

Claims

一種液晶顯示控制裝置，包括：複數條掃瞄線，傳輸複數個掃瞄訊號，其中每一該掃瞄線係傳輸一該掃瞄訊號；複數條外部資料線，傳輸複數個資料訊號，其中每一該外部資料線係傳輸一該資料訊號，且每一該外部資料線係分別連接三條子資料線，以選擇性地利用一該子資料線傳輸一該資料訊號；複數個開關元件，連接該些子資料線，每一該子資料線係連接一該開關元件，其中每一該開關元件係相互並聯；至少一分路器，產生複數個分路訊號，該至少一分路器連接該些開關元件，以利用每一該分路訊號控制對應之每一該開關元件依序開啟，並透過控制每一該開關元件依序開啟以利用對應之一該子資料線傳輸一該資料訊號；以及複數個畫素單元，每一該畫素單元係連接於相鄰之二該掃瞄線與一該子資料線之間，其中每一該畫素單元係包括至少二薄膜電晶體與對應之至少二畫素電容，以在每一該開關元件依序開啟時控制每一該畫素單元依序接收一該資料訊號，以使得該些薄膜電晶體控制該些畫素電容進行選擇性地充電或放電至所需之電壓準位。
如請求項1所述之液晶顯示控制裝置，更包括連接該些掃瞄線之至少一閘極晶片，該閘極晶片係產生該些掃瞄訊號，並利用每一該掃瞄線傳輸每一該掃瞄訊號。
如請求項1所述之液晶顯示控制裝置，更包括連接該些外部資料線之至少一源極晶片，該源極晶片係產生該些資料訊號，並利用每一該外部資料線傳輸每一該資料訊號。
如請求項1所述之液晶顯示控制裝置，其中每一該畫素單元之該些薄膜電晶體係包含一第一薄膜電晶體與一第二薄膜電晶體，該些畫素電容係包括一第一電容與一第二電容，該第一薄膜電晶體與該第二薄膜電晶體係分別連接該第一電容與該第二電容，以在一該開關元件開啟時，透過該第一薄膜電晶體與該第二薄膜電晶體分別控制該第一電容與該第二電容之充放電。
如請求項4所述之液晶顯示控制裝置，其中該第一薄膜電晶體之源極係接收一該資料訊號，該第一薄膜電晶體之閘極係接收一該掃瞄訊號，該第一薄膜電晶體之汲極係連接該第一電容後連接該第二薄膜電晶體之源極，該第二薄膜電晶體之閘極係接收相鄰之另一該掃瞄訊號，該第二薄膜電晶體之汲極係連接該第二電容。
如請求項5所述之液晶顯示控制裝置，其中該些掃瞄訊號係控制該第一薄膜電晶體與該第二薄膜電晶體之開關狀態，使該第一薄膜電晶體與該第二薄膜電晶體可根據一該資料訊號控制該第一電容與該第二電容之充放電。
如請求項6所述之液晶顯示控制裝置，其中在一該畫素單元接收一該資料訊號時，該第一薄膜電晶體與該第二薄膜電晶體係首先皆被開啟，以同時對該第一電容與該第二電容進行充電。
如請求項7所述之液晶顯示控制裝置，其中當該第一電容所需之電壓準位係高於該第二電容時，該第二薄膜電晶體係先完成充電該第二電容，之後關閉該第二薄膜電晶體，而該第一電容係繼續充電至所需之電壓準位。
如請求項7所述之液晶顯示控制裝置，其中當該第二電容所需之電壓準位係高於該第一電容時，該第二薄膜電晶體係先完成充電該第二電容，之後關閉該第二薄膜電晶體，而該第一電容係進行放電以至所需之電壓準位。
如請求項1所述之液晶顯示控制裝置，其中每一該開關元件係為一金氧半場效電晶體(MOSFET)。